LTL17KFL5D オレンジ/アンバー LED ランプ データシート - T-1 (3mm) パッケージ - 2.4V - 75mW - 技術文書

1. 製品概要

本資料は、電子機器における状態表示および一般照明を目的として設計されたスルーホールLEDランプの仕様を詳細に説明します。本デバイスは、拡散レンズを備えた一般的なT-1（3mm）径パッケージで提供され、様々なアプリケーションに適した広い視野角を実現します。主な発光色は、特定の半導体材料とレンズ特性によって実現されるオレンジ/アンバーです。

1.1 中核的利点

• 低消費電力 & 高効率:このLEDは低い順電圧と順電流で動作し、電力を光に高効率で変換するため、バッテリー駆動または省エネルギー設計に適しています。
• 環境適合性:本製品は鉛フリーであり、有害物質使用制限（RoHS）指令に準拠しています。
• 標準パッケージ:T-1（3mm）フォームファクターは業界で広く採用されている標準規格であり、既存のPCBレイアウトおよび製造プロセスとの互換性を保証します。
• 設計の柔軟性:特定の光度ビンおよび主波長ビンで提供されており、設計者はアプリケーションの正確な輝度および色要件を満たす部品を選択することができます。

1.2 対象アプリケーション

このLEDは汎用性が高く、信頼性の高い低電力状態表示またはバックライトを必要とする多くの分野で使用されます。主なアプリケーション分野は以下の通りです:

• 通信機器（ルーター、モデム、スイッチ）
• コンピュータ周辺機器および内部部品
• 民生用電子機器（オーディオ/ビデオ機器、玩具）
• 家電製品（制御パネル、ディスプレイ）
• 産業用制御システムおよび計測機器

2. 詳細な技術パラメータ分析

以下のパラメータは、標準試験条件（TA=25°C）下におけるLEDの動作限界および性能特性を定義します。

2.1 絶対最大定格

これらの定格は、デバイスに永久的な損傷が発生する可能性のある応力限界を表します。これらの限界値付近での連続動作は推奨されません。

• 電力損失（Pd）:75 mW。これはデバイスが熱として放散できる最大電力です。これを超えると過熱や寿命の短縮を引き起こす可能性があります。
• 直流順電流（IF）:30 mA。LEDに印加できる最大連続電流です。
• ピーク順電流:90 mA（パルス幅 ≤10μs、デューティサイクル ≤1/10）。この定格により、マルチプレクシングやより明るいフラッシュの作成に有用な短時間の高電流パルスが可能になりますが、熱損傷を避けるために注意深く制御する必要があります。
• 動作温度範囲:-40°C から +85°C。デバイスの動作が保証される周囲温度範囲です。
• 保存温度範囲:-40°C から +100°C。
• リードはんだ付け温度:LED本体から2.0mmの位置で測定し、最大5秒間260°C。これは、手はんだまたはウェーブはんだ付け中にパッケージが耐えられる熱プロファイルを定義します。

2.2 電気的 & 光学的特性

これらは、順電流（IF）20mAで測定された代表的な性能パラメータです。

• 光度（Iv）:140-680 mcd（ミリカンデラ）。軸方向の光出力はビニングされており、代表値は400 mcdです。ビン限界には±15%の試験公差が適用されます。
• 視野角（2θ1/2）:50度。これは光度が軸方向の値の半分に低下する全角です。拡散レンズがこの広い視野角を生み出します。
• ピーク発光波長（λP）:611 nm。スペクトルパワー分布が最大となる波長です。
• 主波長（λd）:600-613.5 nm。これは人間の目が知覚する単一波長であり、色（オレンジ/アンバー）を定義します。これはCIE色度座標から導出されます。
• スペクトル線半値幅（Δλ）:17 nm。これは発光のスペクトル純度または帯域幅を示します。
• 順電圧（VF）:20mA時、2.05V（最小）、2.4V（代表）、2.4V（最大）。電流が流れているときのLED両端の電圧降下です。
• 逆電流（IR）:逆電圧（VR）5V時、100 μA（最大）。重要:このデバイスは逆バイアス動作用に設計されていません。このパラメータは試験目的のみです。

3. ビニングシステム仕様

製造ロット間での輝度と色の一貫性を確保するため、LEDは主要パラメータに基づいてビンに分類されます。

3.1 光度ビニング

単位: mcd @ 20mA。各ビン限界の公差は±15%です。

• ビン GH:140 – 240 mcd
• ビン JK:240 – 400 mcd
• ビン LM:400 – 680 mcd

ビンコードは包装に印字されており、アプリケーションの輝度要件に基づいた選択的使用が可能です。

3.2 主波長ビニング

単位: nm @ 20mA。各ビン限界の公差は±1 nmです。

• ビン H23:600.0 – 603.0 nm
• ビン H24:603.0 – 606.5 nm
• ビン H25:606.5 – 610.0 nm
• ビン H26:610.0 – 613.5 nm

このビニングにより、定義されたオレンジ/アンバーの色調範囲内での正確な色合わせが保証されます。

4. 性能曲線分析

データシート内で参照される特定のグラフ曲線（図1、図6）は別として、それらの一般的な意味合いは設計にとって極めて重要です。

4.1 順電流 vs. 順電圧（I-V曲線）

関係は指数関数的です。順電圧のわずかな増加が電流の大幅な増加につながります。これは、熱暴走を防ぐために、LEDが定電圧源ではなく電流制限源によって駆動されなければならない理由を強調しています。

4.2 光度 vs. 順電流

動作範囲内では、光出力は順電流にほぼ比例します。ただし、非常に高い電流では熱の増加により効率が低下する可能性があります。

4.3 スペクトル分布

発光スペクトルは611 nm（ピーク）を中心とし、半値幅は17 nmで、オレンジ/アンバーの色を定義します。主波長（λd）は人間の知覚と相関するため、色ビニングに使用される指標です。

4.4 視野角特性

強度分布パターンはランバート型に近く、拡散レンズによって滑らかにされ、強度がピーク値の半分となる一貫した50度の視野角を提供します。

5. 機械的 & 包装情報

5.1 外形寸法

LEDは標準的なT-1（3mm）丸形パッケージを使用します。主な寸法上の注意点は以下の通りです:

• 全ての寸法はミリメートル（インチ）です。
• 特に指定がない限り、公差は±0.25mm（.010"）です。
• フランジ下の樹脂突出の最大は1.0mm（.04"）です。
• リード間隔は、リードがパッケージ本体から出る位置で測定されます。

5.2 極性識別

通常、長いリードがアノード（陽極）、短いリードがカソード（陰極）を示します。カソードは、レンズ縁の平らな部分やフランジの切り欠きで示される場合もあります。逆バイアスを防ぐため、取り付け前に必ず極性を確認してください。

5.3 包装仕様

LEDは静電気防止包装袋で供給されます。標準包装数量は以下の通りです:

• 袋あたり1000、500、200、または100個。
• 10袋が内箱に梱包されます（合計10,000個）。
• 8つの内箱が外装出荷箱に梱包されます（合計80,000個）。

6. はんだ付け & 実装ガイドライン

6.1 保管条件

最適な保存寿命のため、LEDは30°C以下、相対湿度70%以下の環境で保管してください。元の密封された防湿バッグから取り出した場合は、3ヶ月以内に使用してください。元の包装外で長期間保管する場合は、乾燥剤入りの密閉容器または窒素充填デシケーターを使用してください。

6.2 洗浄

洗浄が必要な場合は、イソプロピルアルコールなどのアルコール系溶剤のみを使用してください。強力な化学薬品や研磨剤は避けてください。

6.3 リード成形

リードは、LEDレンズの基部から少なくとも3mm離れた位置で曲げてください。レンズ基部を支点として使用しないでください。全てのリード成形は室温で、はんだ付けの前に行ってください。PCB挿入時は最小限の力で行い、エポキシレンズへの機械的ストレスを避けてください。

6.4 はんだ付けプロセス

重要な規則:エポキシレンズの基部からはんだ付け点までの最小距離を2mm確保してください。レンズをはんだに浸漬しないでください。

• 手はんだ付け（はんだごて）:最高温度350°C。リードあたり最大はんだ付け時間3秒。部品本体ではなく、リードに熱を加えてください。
• ウェーブはんだ付け:最大予熱温度100°C、最大60秒。最大はんだウェーブ温度260°C。最大接触時間5秒。LEDがはんだウェーブに2mm以上浸漬しないようにPCBを設計してください。
• IRリフロー:このプロセスはスルーホールLEDランプには適していません。過度の熱はレンズ変形や致命的な故障を引き起こす可能性があります。

7. アプリケーション & 設計上の考慮事項

7.1 駆動回路設計

LEDは電流駆動デバイスです。均一な輝度を確保し、損傷を防ぐためには:

• 各LEDと直列に必ず電流制限抵抗を使用してください。これが推奨される方法です（回路A）。抵抗値はオームの法則を使用して計算します: R = (電源電圧 - VF) / IF。
• 個別の抵抗なしに複数のLEDを直接並列に接続するのは避けてください（回路B）。LED間の順電圧（VF）特性のわずかなばらつきが、大きな電流不均衡を引き起こし、輝度の不均一や1つのデバイスでの過電流の可能性につながります。

7.2 熱管理

電力損失は低い（最大75mW）ですが、適切なPCBレイアウトが役立ちます。特に最大電流付近または高温環境で動作する場合、リード周囲に十分な銅面積を確保してヒートシンクとして機能させてください。

7.3 静電気放電（ESD）保護

LEDは静電気放電に敏感です。取り扱いおよび組立エリアでは以下を実施してください:

• 接地されたリストストラップと静電気防止マットを使用してください。
• 全ての設備（はんだごて、作業台）が適切に接地されていることを確認してください。
• LEDは導電性または静電気防止包装で保管および輸送してください。
• プラスチックレンズに蓄積する可能性のある静電気を中和するために、イオナイザーの使用を検討してください。

8. 技術比較 & 差別化

非拡散または狭角LEDと比較して、本デバイスは優れた視認特性を提供し、インジケータを広い角度範囲から見えるようにする必要があるアプリケーションに理想的です。その特定のオレンジ/アンバー色と定義されたビニング構造は、ビニングされていないまたは広くビニングされた代替品と比較して、マルチLEDアレイの色の一貫性を向上させます。T-1パッケージはサイズと光出力のバランスを提供し、5mm LEDよりも小さく、スルーホールアプリケーションにおいて同コストの表面実装型代替品よりも一般的に明るいです。

9. よくある質問（FAQ）

9.1 5V電源で使用する抵抗値はいくつですか？

代表順電圧（VF=2.4V）と希望電流（IF=20mA）を使用します: R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130オーム。最も近い標準値は130Ωまたは150Ωです。最悪条件下でも電流が限界を超えないようにするため、データシートの最大VFに基づいて常に計算してください。

9.2 より高い輝度のためにこのLEDをパルス駆動できますか？

はい、ただし絶対最大定格内で厳密に制限してください。90mAのピーク電流を印加できますが、パルス幅は≤10μs、デューティサイクルは≤1/10（例：10μsオン、90μsオフ）でなければなりません。これにより、マルチプレクス表示や警告信号でのより明るいフラッシュが可能になります。

9.3 はんだ付けに最小距離が必要なのはなぜですか？

レンズ基部から2mmの最小距離は、溶融はんだがリードを毛細管現象で上昇し、エポキシレンズに接触するのを防ぎます。高温はんだからの熱衝撃と物理的ストレスは、レンズを割ったり内部ダイボンドを損傷したりし、即時または潜在的な故障を引き起こす可能性があります。

9.4 発注のためのビンコードはどのように解釈すればよいですか？

アプリケーションで一貫した輝度と色のLEDを受け取るために、発注時には光度ビン（例：240-400 mcdのJK）と主波長ビン（例：603.0-606.5 nmのH24）の両方を指定してください。

10. 実践的な設計例

シナリオ:12V電源ラインから駆動される、4つの均一に明るいオレンジLEDを使用した状態表示パネルを設計します。

1. 電流選択:良好な輝度と長寿命のために、IF = 20mAの標準動作点を選択します。
2. 抵抗計算（最悪ケース）:最大VF = 2.4Vを使用します。R = (12V - 2.4V) / 0.02A = 480オーム。標準470Ω抵抗を使用します。抵抗での電力損失: P_R = (12V-2.4V)^2 / 470Ω ≈ 0.196W。1/4W（0.25W）抵抗で十分です。
3. 回路トポロジー:4つの独立した回路を使用し、それぞれ1つのLEDと1つの470Ω抵抗を持ち、すべて12V電源に並列接続します。これにより、個々のLED間のVFのばらつきに関わらず、均一な輝度が確保されます。
4. PCBレイアウト:LEDは、曲げる前に少なくとも3mmの直線リードを確保して配置します。PCBシルク上のLED本体外形からはんだパッドが2mm以上離れていることを確認してください。
5. ビニング:視覚的な一貫性を最適にするため、全てのLEDを同じ光度ビン（例：JK）および同じ主波長ビン（例：H24）から指定してください。

11. 動作原理

このLEDは半導体フォトニックデバイスです。特性閾値を超える順電圧が印加されると、電子と正孔が半導体チップ（通常、リン化ガリウムヒ素 - GaAsPなどの材料に基づく）の活性領域内で再結合します。この再結合プロセスは光子（光）の形でエネルギーを放出します。半導体層の特定の組成が、この場合はオレンジ/アンバースペクトル（600-613.5 nm）内にある発光のピーク波長を決定します。拡散エポキシレンズはチップを封止し、機械的保護を提供し、光出力ビームを形成し、光を散乱させて広い視野角を生み出します。

12. 技術トレンド

スルーホールLEDはプロトタイピング、修理、および特定の産業アプリケーションにおいて依然として重要ですが、業界全体のトレンドは自動化された大量生産組立のための表面実装デバイス（SMD）パッケージに向かっています。SMD LEDはより小さな占有面積、より低いプロファイル、およびリフローはんだ付けへのより高い適合性を提供します。しかし、T-1 LEDのようなスルーホール部品は、その堅牢性、手動取り扱いの容易さ、およびサイズに対する優れた単点光度により、複数の角度からの高い視認性が要求される状態表示器において持続的な選択肢であり続けています。材料の進歩は、あらゆるタイプのLEDの効率と寿命を向上させ続けています。